鐵路信號設備的防雷與接地研究

許錦江

（中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段，天津 300143）

目前，在電子信息技術不斷發展的過程中，鐵路信號設備也日趨信息化與現代化。鐵路信號設備在實際應用過程中容易受到雷電等自然條件的影響，容易發生信號故障，影響鐵路的安全運行。因此，加強對鐵路信號設備的維護與管理，強化防雷與接地的研究，不斷完善防雷與接地系統，使得鐵路信號設備使用的可靠性與穩定性更強，使得鐵路的運行更加高效與安全，為人們的日常出行提供更加便利且安全的條件，對于社會經濟的發展起到積極的促進作用。

1 鐵路信號設備防雷概述

1.1 鐵路信號設備的概念及內涵

鐵路信號設備主要指的是以儀表、燈具、標志物或者音響等設備，其向鐵路行車人員傳送鐵路車輛的相關指標、運行狀態和條件等。鐵路信號設備的作用主要對鐵路行車或者調車作業提供安全的條件。早期的鐵路信號相對較為簡陋，而當前的鐵路信號則以電子設備為主，通過調度集中控制、集中聯鎖、自動閉塞等設備的配備，能夠更好地提升鐵路信號設備應用的可靠性與安全性。

鐵路信號設備作為鐵路有序、安全運行的重要環節，如果其出現故障，就容易造成非常大的傷害，嚴重時會對人們的生命、財產、安全帶來威脅。而影響鐵路信號設備性能的自然因素主要就是雷電，強化鐵路信號設備的防雷與接地，能夠保障鐵路信號的穩定性，提升鐵路的行車安全。圖1 為鐵路信號設備。

圖1 鐵路信號設備

1.2 常見的雷害類型分析

常見的雷害類型有直接雷與感應雷之分，了解與掌握兩種雷害類型及其內容，能夠對鐵路信號設備防雷與接地研究提供必要的參考與依據。表1 為雷害的類型。

表1

1.3 雷電侵入信號設備的途徑分析

雷電侵入信號設備的途徑大體分為3 種：第一種是交流電源；第二種是軌道電路；第三種是電纜。這3 種途徑會導致雷電的侵入，也都會對信號設備產生不同程度的影響。表2 為雷電侵入信號設備的途徑分析。

表2

1.4 信號設備防雷要求分析

雷電活動的地區，有電子設備、交流電源外線、遙信遙控設備、軌道檢查裝置等與外線連接的信號設備都必須要安裝防雷設備，且由于雷電活動的區域不同，其安裝的防雷設備以及防雷措施也不盡相同。在防護信號設備時，被防護設備與防雷設備之間要保證絕緣匹配，保證雷電感應電壓約束和保持在被保護的信號設備的沖擊耐壓水平之下。通常情況下，防雷裝置不能對鐵路信號設備的正常運行產生影響。當受到雷電干擾時，其信號設備也不應該發出錯誤信號、做出錯誤動作。如果應用多級防護時，每一級防護的元件都要得到合理、科學的配置與安排。與此同時，防雷元件用于外部防護時，要在線路的終端安裝防雷元件，且安裝時要保證可靠、牢固、安全，便于集中安裝和檢測。除此之外，在鐵路信號設備的外部防雷體系中，防雷保護不僅是外部保護，也有內部保護，外部保護主要是保護建筑物，防止雷電擊中引起人身安全和火災事故，內部防護則是防止雷擊感應以及雷電侵入對內部設備產生損害，這是外部防雷系統無法給予的保護。因此，在鐵路信號設備防雷保護，運用防雷接地技術來對信號設備的內外部予以防護，最大化地提升防雷與接地防護效果。

2 分析鐵路信號設備防雷與接地的重要意義

鐵路是人們重要的交通出行方式，也是我國交通運行的重要內容與組成部分。鐵路行車的安全直接關系著人們出行的安全，因此，全面優化和保障鐵路的行車安全非常重要。在鐵路行車時，如遇到雷電等惡劣天氣時，鐵路信號設備的防雷接地系統受到雷擊，其會產生雷電放電、電磁脈沖以及雷電過壓，當雷電過壓、電磁脈沖等通過金屬管道或者電纜時就容易產生電磁，而這種電磁會對各類弱點設備產生較為嚴重的干擾，使得整個鐵路運行系統受到影響。一般情況下，防雷接地系統受到雷電電擊，產生一定數量的沖擊電壓和局部放電的情況，這會對設備的絕緣產生影響。與此同時，雷電流會通過避雷針引下線入地時，會有暫態電磁場產生，其會導致鐵路信號設備產生暫態電壓，會對設備的運行產生影響。面對雷擊對鐵路信號設備產生的影響和損害，加強對鐵路信號設備的防雷與接地研究，幫助鐵路信號設備有效的發揮信號指示作用，為鐵路的安全運行奠定基礎。

不僅如此，加強對鐵路信號設備防雷與接地研究，優化鐵路防雷接地系統，強化對鐵路運行電磁環境的改善、優化外部防護措施、合理配置避雷針等，能夠保障鐵路信號設備作用與價值的發揮，對鐵路行車與調度的安全提供更加堅實的保障。

3 鐵路信號設備防雷與接地的方略探究

由于鐵路信號設備容易受到雷電等自然環境的影響，如果防雷與接地系統不進行優化，勢必會對鐵路信號設備的有效運行與作用發揮產生影響。因此，重視并優化防雷與接地策略與方法的優化，從多方面和角度來改善防雷接地系統，增強信號設備防御雷電擊的效果，防止信號設備受到雷電擊，對設備的信號、性能產生不良影響。下面對鐵路信號設備防雷與接地的實際優化策略與方法展開具體的探討和研究。

3.1 重視電磁環境的改善與優化

由于鐵路信號設備在實際應用過程中對于電磁環境的要求相對較高，特別是鐵路運行系統中的弱電設備，其靈敏度非常高，一些微小的電流都會對弱電設備產生影響。同時，雷電的電磁波磁場很大，為了能夠提升防雷體系的穩定性，優化弱電設備的感應非常必要。為了防止弱電電磁感應不受到雷電的干擾和影響，從防雷設備自身的工作原理來分析，其內部原理比較簡單，但是其在運行和工作中的情況是多變且復雜的，需要對信號的接收情況以及地形情況進行全盤考慮，最大化地規避防雷設備受到雷電擊的影響。在優化與改善電磁環境時，為了能夠順利地將雷電引至地下，提升對防雷設備的電磁波接收能力，且工作人員優化調度工作，能夠有效提升鐵路信號設備的防雷接地效果。為了保障各類弱電設備不受干擾，可以采用多種方式來進行規避。

（1）運用較多的分支接地引下線來減小引下線通過的電流，使得電流的磁場影響降低，保障鐵路信號設備的信號免受電磁干擾；（2）重視電源與電源、信號與信號之間的屏蔽，通過改善材質、增加距離的方式來改善平布方式，使得信號間、電源間的干擾程度降低，并通過適當增加電源線、設備信號線的間距來減少電磁波的影響；同時，也可以運用雙層屏蔽的材料來進行電磁屏蔽，以此來達到很好的屏蔽效果；（3）將控制室進出的所有電纜均換成屏蔽電纜，且與屏蔽層共用一個接地網，進而有效地減少電磁對鐵路信號設備的影響。

3.2 重視防雷設備線路的合理布局與外部的科學防護

為了能夠保障鐵路信號設備的正常運行，防雷設備的安裝與防護非常重要。防雷設備主要通過防雷技術及現代電學技術綜合應用，以此來防止雷電擊中的設備。防雷設備在連接電纜的過程中會通過傳導的形式將電磁轉移，使得信號設備免受干擾?？梢姺览自O備的線路是重要媒介和轉移電磁的載體。由于電纜自身并不能夠承受較高的電磁沖擊，防雷設備可以通過變壓器將雷電的電壓予以轉換，而在轉換雷電電壓時，需要對線路進行科學布局與合理敷設。防雷設備的線纜需要定期的檢修，在敷設線纜時也要進行科學分配，使其靈敏度得到最大化地保障，使得電磁波能夠通過防雷設備完全傳導到地下。與此同時，在配備防雷設備時，信號接收器是必須安裝和配備的，其能夠推動電磁波接收有效性的提升，對于一些山區等雷電易發區，使用信號接收器要注意安全，保護好防雷設備，進而實現對鐵路信號設備的防護。

此外，由于雷電會嚴重干擾鐵路信號設備，如果電流進入防雷設備后沒有進行有效且及時的處理，一方面會對防雷設備產生損壞，另一方面，也會對鐵路信號設備產生威脅，因此，在防雷設備的外部做好防護工作也是非常必要的。防雷與接地的工作人員在安裝防雷設施時，要科學選擇區域和建筑物，防止雷電干擾，這樣能夠更好地規避雷電干擾問題，使其抗雷電能力得到大大提升。

3.3 重視防雷接地技術的科學選擇與應用

在鐵路信號設備的防雷與接地上，國際上常用的技術有很多，結合鐵路實際運行情況來進行防雷接地技術的科學選擇，對于提升設備的防雷效果非常有利。由于當代的鐵路信號設備愈發數字化與信息化，很多鐵路信號設備的功率地線、信號地線、模擬地線、數字地線以及機柜內的設備數量較多。因此，在應用防雷接地技術時，要注重信號數字設備防雷接地規范性的提升，采用合理科學的方法和措施來優化各類地線以及設備的防雷措施，做好防雷的控制與處理工作。與此同時，在應用防雷接地技術時，可以運用接地線、接地體等技術。接地體技術主要就是通過人工接地體來實現標準接地電阻的連接，防止外界因素對其產生影響和干擾。而接地線技術就是接地體的外引線技術，其是一種連接屏蔽設施或者被保護設備的連線。在應用接地線技術時，可以設置主、分接地線和等電位連接板，主接地線的材質一般都是多股銅芯的線纜，而分接地線一般都是多股銅芯的軟線，通過防雷接地技術的科學應用，能夠起到很好的防干擾、防靜電保護的作用。

3.4 避雷針的合理配置

避雷針也叫防雷針，其主要是用來保護高大樹木、建筑物等免受雷擊傷害的一種裝置或者設備。避雷針是防止雷擊的主要方式和途徑，當雷云放電時，使用避雷針能夠使地面電場發生改變，引導雷電向避雷針放電，通過接地裝置和引下線將雷電引入大地，以此來保障被保護物免受雷電的電擊。在鐵路信號設備防雷與接地方面，重視避雷針的合理配置，能夠嚴防雷擊的直接性危害，使得變電所內的設備、高壓線路等免受雷電直接擊中，實現對鐵路信號設備的保護。與此同時，在配置與安裝避雷針時，必須要注意智能化的設備或者線纜要與避雷針保持必要的安全距離，防止避雷針電磁對設備或者電纜產生干擾，從多個角度和方面來保護鐵路信號設備，提升其運行效率與安全性能。

4 結語

總而言之，鐵路是人們交通出行的重要方式，也是貨物運輸的主要途徑之一。鐵路運行的可靠性與安全性直接關系著人們的生命、財產、安全。鐵路信號設備是鐵路車輛運行安全的重要保障，如果鐵路信號設備受到雷電襲擊，容易對信號設備的正常運行產生不良影響。因此，重視對鐵路信號設備防雷與接地的研究與應用顯得非常重要。由于鐵路信號設備的防雷與接地系統相對較為復雜，需要從多個方面和角度來對電磁環境、防雷設備等進行優化。通過線路的科學布局與合理敷設、避雷針的合理配置、防雷接地技術的有效選擇與科學應用等等，從內部與外部做好鐵路信號設備的防雷工作，為鐵路信號設備的正常運行提供有效支撐與保障。